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JP2018533999A - Ventilator with error detector for flow sensor - Google Patents

Ventilator with error detector for flow sensor Download PDF

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Abstract

本発明に係る人工呼吸を行うための人工呼吸器(10)は特に、人工呼吸導管アセンブリ(30)におけるガスフローを定量的に検出するためのフローセンサアセンブリ(44、48)を有しており、当該フローセンサアセンブリは、人工呼吸導管アセンブリ(30)の患者側端部から遠く離れて配置された遠位フローセンサ(48)と、人工呼吸導管アセンブリ(30)の患者側端部の近くに位置する近位フローセンサ(44)とを含んでおり、人工呼吸器(10)は、少なくともフローセンサアセンブリ(44、48)の測定信号を処理するための制御装置(18)を有しており、制御装置(18)は、遠位フローセンサ(48)及び/又は近位フローセンサ(44)の測定信号に基づいて、エラーを推測するように構成されている。本発明によると、制御装置(18)は、一方のフローセンサ(44)の測定信号(54、58、68、72)の変化値(62、76)の、それぞれ他方のフローセンサ(48)の測定信号(52、56、66、70)の変化値(60、74)との比較、及び/又は、一方のフローセンサ(44)の測定信号(54、58、68、72)との比較に基づいて、フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように構成されている。  The ventilator (10) for performing artificial respiration according to the present invention has in particular a flow sensor assembly (44, 48) for quantitatively detecting the gas flow in the artificial respiration conduit assembly (30). The flow sensor assembly includes a distal flow sensor (48) disposed remotely from a patient end of the ventilator conduit assembly (30) and a patient end of the ventilator conduit assembly (30). The ventilator (10) has at least a controller (18) for processing the measurement signals of the flow sensor assembly (44, 48). The controller (18) is configured to infer errors based on measurement signals of the distal flow sensor (48) and / or the proximal flow sensor (44). According to the present invention, the control device (18) allows the change values (62, 76) of the measurement signals (54, 58, 68, 72) of one flow sensor (44) to be respectively detected by the other flow sensor (48). For comparison with the change value (60, 74) of the measurement signal (52, 56, 66, 70) and / or comparison with the measurement signal (54, 58, 68, 72) of one flow sensor (44) Based on this, the flow sensor assembly (44, 48) is configured to infer errors.

Description

本発明は、人工呼吸を行うための人工呼吸器に関するものであり、当該人工呼吸器は、
− 人工呼吸ガス源、
− 人工呼吸ガス源と、患者側の近位端との間に延在する人工呼吸導管アセンブリ、
− 吸気弁及び呼気弁を含む弁アセンブリ、
− 人工呼吸導管アセンブリ内のガスフローの定量的検出のためのフローセンサアセンブリであって、人工呼吸導管アセンブリの患者側端部から遠く離れて配置された遠位フローセンサと、人工呼吸導管アセンブリの患者側端部の近くに位置する近位フローセンサとを有するフローセンサアセンブリ、及び、
− 少なくともフローセンサアセンブリの測定信号を処理するための制御装置であって、遠位及び/又は近位センサの測定信号に基づいて、エラーを推測するように構成された制御装置、
を有している。
The present invention relates to a respirator for performing artificial respiration, the respirator,
-Artificial ventilation gas source,
-A ventilator conduit assembly extending between the source of ventilator gas and the proximal end on the patient side;
-A valve assembly including an inhalation valve and an exhalation valve;
A flow sensor assembly for quantitative detection of gas flow in the ventilator conduit assembly, the distal flow sensor being located far from the patient end of the ventilator conduit assembly; and the ventilator conduit assembly A flow sensor assembly having a proximal flow sensor located near the patient end, and
A controller for processing at least the measurement signal of the flow sensor assembly, the controller configured to infer an error based on the measurement signal of the distal and / or proximal sensor;
have.

この種の人工呼吸器としては、例えばMaquet社の「SERVO−U」という市販されている製品が知られている。この知られている人工呼吸器は、人工呼吸器内部に存在する内部センサを遠位フローセンサとして用いている。人工呼吸器には、人工呼吸導管アセンブリの遠位端が接続されている。さらに、この知られている人工呼吸器は、Yピースにおける熱線風速計の形で、近位フローセンサを用いており、当該近位フローセンサ内では、患者に向かう方向において、吸気ホースと呼気ホースとが、患者に向かって延在する共通の人工呼吸導管に統合される。この知られている人工呼吸器の使用説明書によると、内部の圧力センサ及びフローセンサの出力は、Yピース内の近位センサの測定結果と比較され、比較に用いられた値の間に重要な差異が認められる場合には、当該近位センサは停止させられる。   As this type of respirator, for example, a commercially available product called “SERVO-U” manufactured by Maquet Corporation is known. This known ventilator uses an internal sensor present inside the ventilator as a distal flow sensor. Connected to the ventilator is the distal end of the ventilator conduit assembly. Furthermore, this known ventilator uses a proximal flow sensor in the form of a hot-wire anemometer in the Y-piece, within the proximal flow sensor, in the direction towards the patient, an inhalation hose and an expiration hose And integrated into a common ventilator conduit extending toward the patient. According to this known ventilator instruction manual, the output of the internal pressure sensor and flow sensor is compared with the measurement result of the proximal sensor in the Y-piece, and is important between the values used for comparison. If there is a significant difference, the proximal sensor is turned off.

知られている人工呼吸装置と、そこで明らかになるエラーの検出とに関する欠点は、2つの異なるセンサの測定値の比較に基づくエラーの検出は、実際にセンサアセンブリにおいて生じているエラーの一部しか検出できないことにある。加えて、2つのセンサの間には、人工呼吸導管アセンブリが、弾性ホースの形で存在しており、当該弾性ホースは、呼吸の度に、弾性ホースを通過する呼吸ガスによって、その弾性に反して引き伸ばされる。このホースの弾性に基づいて、呼吸ガスフローの異なる位置に配置された2つのフローセンサは、両方の検出位置において、有効な呼吸ガスフローが同じ場合でも、異なる測定値を供給する。つまり、ホースを引き伸ばす呼吸ガスは、遠位フローセンサを通過するが、近位フローセンサを通過しないので、遠位フローセンサの測定値は一般的に、近位フローセンサの測定値よりも高い。   The drawbacks of known ventilators and the error detection that becomes apparent are that error detection based on the comparison of the measurements of two different sensors is only part of the error that is actually occurring in the sensor assembly. It is because it cannot be detected. In addition, an artificial respiration conduit assembly is present between the two sensors in the form of an elastic hose that is counteracted by the breathing gas that passes through the elastic hose with each breath. And stretched. Based on the elasticity of this hose, the two flow sensors placed at different positions of the breathing gas flow provide different measurements even at the same effective breathing gas flow at both detection positions. That is, the breathing gas that stretches the hose passes through the distal flow sensor but not through the proximal flow sensor, so the distal flow sensor reading is generally higher than the proximal flow sensor reading.

人工呼吸器は、自発呼吸が不可能な患者、又は、自発呼吸を十分には行えない患者にとっては、生命を維持するための重要な機器である。従って、その正確な機能は、決定的に重要である。人工呼吸器の正確な機能はやはり、患者に供給される呼吸ガス量の可能な限り正確な検出に依存する。   A ventilator is an important device for sustaining life for patients who are unable to breathe spontaneously or who cannot fully breathe spontaneously. Thus, its exact function is critical. The exact function of the ventilator again depends on the most accurate detection of the amount of breathing gas delivered to the patient.

独国特許出願公開第102010040287号明細書German Patent Application No. 102010040287

本発明の課題は、冒頭に挙げた種類の人工呼吸器を、フローセンサアセンブリの機能にエラーが生じた場合に、エラーを早期に、確実に認識できるように、さらに発展させることにある。   An object of the present invention is to further develop a ventilator of the type mentioned at the beginning so that an error can be recognized early and reliably when an error occurs in the function of the flow sensor assembly.

本発明によると、本課題は、同属の人工呼吸器によって解決される。当該人工呼吸器では、制御装置が、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの内の一方のフローセンサの測定信号の変化値の、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの内のそれぞれ他方のフローセンサの測定信号の変化値との比較に基づいて、フローセンサアセンブリのエラーを推測するように構成されている。測定信号自体ではなく、測定信号の変化値を用いることによって、フローセンサアセンブリのエラーを、従来よりも早期に、及び/又は、確実に検出することができる。従って、例えば、近位フローセンサの測定値と、遠位フローセンサの測定値とが、わずかにではあるが、異なる方向に変化している場合、例えば、一方のフローセンサが流量の増大を示し、それぞれ他方のフローセンサが流量の減少を示すような場合には、エラーを検出することがすでに可能である。従って、2つのフローセンサの測定値を互いに比較した結果、何ら重要な差異が示されなかったとしても、エラーを推測することはすでに可能である。   According to the present invention, this problem is solved by an associated ventilator. In the ventilator, the control device is configured to change the measurement value of the measurement signal of one of the proximal flow sensor and the distal flow sensor, and the flow of the other of the proximal flow sensor and the distal flow sensor. An error of the flow sensor assembly is configured to be inferred based on the comparison with the change value of the sensor measurement signal. By using the change value of the measurement signal instead of the measurement signal itself, the error of the flow sensor assembly can be detected earlier and / or reliably than before. Thus, for example, if the proximal flow sensor reading and the distal flow sensor reading are changing slightly but in different directions, for example, one flow sensor indicates an increase in flow rate. If each other flow sensor indicates a decrease in flow, it is already possible to detect an error. Therefore, it is already possible to infer an error even if the measurement values of the two flow sensors are compared with each other and no significant difference is shown.

代替的又は付加的に、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの内の一方のフローセンサの測定信号の変化値を、同一のフローセンサの測定信号と、すなわち再び、この一方のフローセンサの測定信号と比較することができるので、例えば優勢な動作条件に基づく変化前の最新の測定信号に関するその変化値が、異常に大きい又は以上に小さい場合には、1つかつ同一のフローセンサ、すなわち近位フローセンサ又は遠位フローセンサの信号のみに基づき、それぞれ他方のフローセンサの信号を考慮せずに、この一方のフローセンサのエラーを推測することができる。   Alternatively or additionally, the change value of the measurement signal of one of the proximal flow sensor and the distal flow sensor is taken as the measurement signal of the same flow sensor, i.e. again, the measurement of this one flow sensor. If the change value for the latest measurement signal before the change based on the prevailing operating conditions is abnormally large or smaller, for example, one and the same flow sensor, i.e. Based on only the signal of the distal flow sensor or the distal flow sensor, the error of this one flow sensor can be inferred without considering the signal of the other flow sensor.

その際、異なるセンサの変化値を互いに比較する場合は、同時の変化値又はほぼ同時の変化値、すなわち同じ時点又は同じ呼吸において検出される変化値が重要である。   In this case, when comparing change values of different sensors with each other, simultaneous change values or almost simultaneous change values, that is, change values detected at the same time or in the same breath are important.

測定信号の変化値を、測定信号と比較する場合、変化値の、時間的に早く検出された測定信号との比較、好ましくは変化値の時間的に直前に検出された測定信号との比較が重要である。   When the change value of the measurement signal is compared with the measurement signal, the change value is compared with the measurement signal detected earlier in time, preferably with the measurement signal detected immediately before the change value in time. is important.

従って、本発明によって提案される解決は、エラーを、先行技術に係る人工呼吸器に関して知られているよりも大きな規模で検出することを可能とし、それに加えて、一方のフローセンサのエラーを、他方のフローセンサの信号とは無関係に検出することを可能にする。   The solution proposed by the present invention therefore makes it possible to detect errors on a larger scale than is known for prior art ventilators, in addition to the error of one flow sensor, It is possible to detect regardless of the signal of the other flow sensor.

上述した、フローセンサアセンブリのエラーを検出するための可能性が、代替的にだけではなく、重複的に用いられる場合、特に確実なエラー認識が得られる。   Particularly reliable error recognition is obtained when the above-described possibilities for detecting errors in the flow sensor assembly are used not only alternatively but also redundantly.

すでに示唆したように、迅速かつ効果的なエラー検出は、遠位フローセンサ及び近位フローセンサの内の一方のフローセンサの測定信号の変化値が、それぞれ他方のフローセンサの変化値とは反対の変化方向を有している場合に、フローセンサアセンブリのエラーを推測するように制御装置が構成されている場合に可能である。その際、エラーを推測するためには、数値を互いに比較する必要はなく、各変化値の符号を比較すれば十分であり得る。   As already suggested, fast and effective error detection means that the change value of the measurement signal of one of the distal flow sensor and the proximal flow sensor is opposite to the change value of the other flow sensor. This is possible if the controller is configured to infer an error in the flow sensor assembly when it has a different direction of change. At that time, in order to estimate the error, it is not necessary to compare the numerical values with each other, and it may be sufficient to compare the signs of the change values.

これまでの経験によると、フローセンサアセンブリ、特に近位フローセンサでは、主に2つの異なる種類のエラーが生じる。これらのエラーの種類は、主に、発達し、人工呼吸器に作用する期間を通じて異なっている。   According to previous experience, there are mainly two different types of errors in flow sensor assemblies, especially proximal flow sensors. These types of errors differ mainly throughout the period of development and action on the ventilator.

以下において「スプリングエラー」と表記されるエラーは、突然出現し、数秒の内に、測定結果に重大なエラーをもたらす。   In the following, the error denoted as “spring error” appears suddenly and causes a serious error in the measurement result within a few seconds.

以下において「ドリフトエラー」と表記される他方のエラーは、徐々に出現し、数分間を超えて、30分又は45分までの間に、測定結果に重大なエラーをもたらす。   The other error, referred to below as “drift error”, appears gradually and leads to serious errors in the measurement results over a few minutes up to 30 or 45 minutes.

これまでの認識によると、これら2つのエラーは、まず間違いなく、近位フローセンサにおける凝縮液の沈殿と関連している。近位フローセンサが、患者の非常に近くに設けられていることによって、近位フローセンサは、呼吸気中の湿気の影響をより強く受ける可能性がある。スプリングエラーが、特に圧力差原理で機能するフローセンサにおいて、非常に良く理解される一方で、ドリフトエラーに関しては、ドリフトエラーを検出した後で、凝縮液で曇ったフローセンサを乾燥したフローセンサと交換した場合に、ドリフトエラーが消失することを、これまでは現象論的にのみ確認可能であった。   Based on previous recognition, these two errors are most likely related to the condensate precipitation in the proximal flow sensor. By providing the proximal flow sensor very close to the patient, the proximal flow sensor may be more sensitive to moisture in the breathing air. While a spring error is very well understood, particularly in a flow sensor that works on the principle of pressure differential, with respect to drift error, a flow sensor that has become cloudy with condensate after a drift error has been detected and a dry flow sensor. Until now, it was only possible to confirm that the drift error disappears when replaced.

少なくとも1つの近位フローセンサが、好ましくは、例えば特許文献1から知られているような、圧力差原理で機能するフローセンサであるとは言っても、本発明は、圧力差原理で機能する少なくとも1つのフローセンサを備えたフローセンサアセンブリを有する人工呼吸器に限定されるべきではない。ここで提案されている、改善された人工呼吸器は、フローセンサにおけるエラー検出の精度が向上しており、基本的に、フローセンサがガスフローの測定のために、いずれの物理的動作原理を利用するかとは関係なく、あらゆる任意のフローセンサを用いることができる。   Even though the at least one proximal flow sensor is preferably a flow sensor that works on the principle of pressure difference, as is known, for example, from US Pat. It should not be limited to a ventilator having a flow sensor assembly with at least one flow sensor. The improved ventilator proposed here has improved the accuracy of error detection in the flow sensor, and basically the flow sensor uses any physical operating principle to measure the gas flow. Any arbitrary flow sensor can be used regardless of whether it is used.

完全性のために言及すべきことには、現在の理論によると、スプリングエラーは、特許文献1に記載の圧力差原理で動作する近位フローセンサにおいて、センサ内で流れの方向において連続して配置された2つの圧力測定チャンバを分離する可動性のフラップが、センサ内に蓄積した凝縮液に浸漬しており、それによって、その動きのために、乾燥しているセンサにおいてよりも大きな抵抗を克服しなければならない場合に発生する。   It should be mentioned for completeness that, according to current theory, spring errors are continuously detected in the direction of flow within the sensor in the proximal flow sensor operating on the pressure differential principle described in US Pat. A movable flap that separates the two pressure measurement chambers that are placed is immersed in the condensate that has accumulated in the sensor, which, due to its movement, provides greater resistance than in a dry sensor. Occurs when it must be overcome.

スプリングエラーは、有利には、制御装置が、以下の場合において、フローセンサアセンブリのエラーを推測するように構成されている場合、迅速かつ確実に検出され得る。
− 近位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する変化値の合計値の、第1の基準値に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、及び、
− 遠位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する変化値の合計値の、第2の基準値に対する比が、所定の基準閾値を下回る場合。
Spring errors can advantageously be detected quickly and reliably if the control device is configured to infer errors in the flow sensor assembly in the following cases.
The ratio of the total change value of the measurement signal of the proximal flow sensor to the first reference value exceeds a predetermined reference threshold; and
The ratio of the total change value of the measurement signal of the distal flow sensor, which occurs before and after the second reference value, falls below a predetermined reference threshold value.

その際、つまり、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する変化値が合計され、それによって、各フローセンサの測定信号の、合計の期間にわたって生じた変化の全体が定量化される。この測定信号の変化の合計値は、フローセンサアセンブリが正確に機能しているか否かを評価するために、基準値と照合され得る。この評価は、所定の基準閾値を用いて行われ得る。   In this case, that is, the change values occurring in succession of the measurement signals of the proximal flow sensor and the distal flow sensor are summed up, so that the change in the measurement signal of each flow sensor over the total period of time is summed. The whole is quantified. This total change in measurement signal can be checked against a reference value to assess whether the flow sensor assembly is functioning correctly. This evaluation can be performed using a predetermined reference threshold.

好ましくは、合計値を形成するために、直接連続して発生する測定信号の変化値が合計され、それによって、可能な限り短い期間にわたる合計値を形成することが可能であり、フローセンサアセンブリ内の対応するエラーを迅速に検出することが可能である。さらに、フローセンサアセンブリの動作の正確性の評価に関して、考慮されない測定信号の変化値は存在しないことが保証され得る。   Preferably, the change values of the measurement signal that occur directly in succession are summed to form a total value, thereby forming a total value over the shortest possible period, and within the flow sensor assembly It is possible to quickly detect the corresponding error. Furthermore, it can be ensured that there are no measured signal change values that are not taken into account for the evaluation of the accuracy of the operation of the flow sensor assembly.

本発明の好ましいさらなる発展形態によると、第1及び/又は第2の基準値は、近位フローセンサの測定信号値である。それによって、近位フローセンサの変化値と、遠位フローセンサの変化値とをそれぞれ、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの内、エラーを生じやすいフローセンサである近位フローセンサの変化の合計と照合することが可能である。これは、フローセンサアセンブリの正確な動作の評価に関して、しばしば有用である。なぜなら、測定信号の変化の絶対値は一般的に、変化を通じて変更される測定値との関連においてのみ、その妥当性に関して有効に評価され得るからである。それに対応して、エラー検出、特にスプリングエラーの検出の精度は、第1及び/又は第2の基準値が、変化値の合計の開始時又は開始直前における、近位フローセンサの測定信号値であることによって向上し得る。これらの変化は、その妥当性又は正確性の評価のための照合対象である測定信号と直接関連している。   According to a preferred further development of the invention, the first and / or second reference value is a measurement signal value of the proximal flow sensor. Thereby, the change value of the proximal flow sensor and the change value of the distal flow sensor are respectively changed in the change of the proximal flow sensor that is an error-prone flow sensor of the proximal flow sensor and the distal flow sensor. It is possible to check against the total. This is often useful for evaluating the correct operation of the flow sensor assembly. This is because the absolute value of the change in the measurement signal can generally be effectively evaluated with respect to its validity only in the context of measurement values that are changed through the change. Correspondingly, the accuracy of error detection, in particular spring error detection, is determined by the measured signal value of the proximal flow sensor when the first and / or second reference value is at or just before the start of the sum of change values. It can be improved by being. These changes are directly related to the measurement signal that is the object of verification for the assessment of its validity or accuracy.

しかしながら、人工呼吸器は、その動作の時間全体にわたって、持続的にエラー検出を行う必要はない。この必要性が、人工呼吸器の動作から明らかになった場合に、より正確なエラー検出のために、人工呼吸器の制御装置の計算能力を供給すれば十分である。   However, the ventilator does not need to perform error detection continuously throughout the duration of its operation. If this need becomes apparent from ventilator operation, it is sufficient to provide the computing power of the ventilator controller for more accurate error detection.

従って、好ましくは、人工呼吸器の制御装置は、フローセンサアセンブリの動作を、第1の、より少ない計算能力を必要とする試験プロセスに従って、エラーに関して持続的に監視するように構成されており、さらに、第1の試験プロセスが、フローセンサアセンブリのエラーが疑われる状態を示している場合には、フローセンサアセンブリの動作を、第2の、より多い計算能力を必要とする試験プロセスに従って、エラーに関して持続的に監視するように構成されている。   Thus, preferably, the ventilator controller is configured to continuously monitor the operation of the flow sensor assembly for errors according to a first, less computationally demanding test process; Further, if the first test process indicates a suspected state of the flow sensor assembly, the operation of the flow sensor assembly is subject to error according to a second, more computationally intensive test process. Configured to continuously monitor for.

これは、上述の集中的な試験プロセスの好ましい場合に関して、制御装置が、近位フローセンサの測定信号値及び/又は変化値が所定の信号閾値を上回る場合に、変化値の合計を開始するように構成されているということを意味し得る。近位フローセンサの測定信号値及び/又は変化値が、所定の信号閾値を上回っているかの試験は、好ましくは持続的に実施され、抽象的に上述した、より少ない計算能力を必要とする第1の試験プロセスに対応している。近位フローセンサの変化値及び/又は測定信号値が、所定の信号閾値を上回る場合、エラーが疑われる状態が検出されているので、好ましくは、上述の変化値の合計と、その基準値との比較とが開始される。   This is so that, for the preferred case of the intensive testing process described above, the controller starts summing the change values when the measured signal value and / or change value of the proximal flow sensor exceeds a predetermined signal threshold. It can mean that it is configured. The test of whether the measured signal value and / or change value of the proximal flow sensor is above a predetermined signal threshold is preferably carried out continuously and requires a less computational power as described above abstractly. 1 test process. If the change value of the proximal flow sensor and / or the measured signal value is above a predetermined signal threshold, a suspected error condition has been detected, preferably the sum of the change values described above and its reference value The comparison is started.

並行して、第1の試験プロセスが継続され、第2の試験プロセスを再び終了させることが考えられ得るが、それは、第1の試験プロセスが、所定の呼吸周期数にわたって、エラーが疑われる状態をもはや示さなかった場合、すなわち、例えば近位フローセンサの測定信号値及び/又は変化値が、所定の数の連続的に評価される測定信号にわたって、所定の信号閾値をもはや上回らない場合である。   In parallel, it can be considered that the first test process is continued and the second test process is terminated again, because the first test process is suspected of being in error for a predetermined number of breathing cycles. When the measured signal value and / or change value of the proximal flow sensor no longer exceeds the predetermined signal threshold over a predetermined number of continuously evaluated measurement signals, for example. .

しかしながら、同様に、エラーが疑われる状態が一度検出された場合に、第2の、より多くの計算能力を必要とする試験プロセスを、人工呼吸器の動作の終了まで継続することも考えられる。   However, it is also conceivable to continue the second, more computationally intensive test process until the end of ventilator operation once a suspected error condition has been detected.

人工呼吸器の好ましい態様では、遠位フローセンサは、呼吸している間の呼吸ガスフローの可能な限り正確な制御に用いられる。これは、呼吸ガスフローが、呼吸している間に、遠位フローセンサによって供給された測定信号に基づいて変更されることを意味している。   In a preferred embodiment of the ventilator, the distal flow sensor is used for the most accurate control of breathing gas flow while breathing. This means that the breathing gas flow is altered based on the measurement signal supplied by the distal flow sensor while breathing.

それに対して、近位フローセンサは、例えば知られている換気モードASV、Intellivent−ASV及びAPVで用いられるように、分時換気量の制御に用いられ得る。その際、好ましくは、分時換気量は、呼吸毎に調整又は制御される。すなわち、近位フローセンサの測定信号に基づいて、呼吸をしている間に、呼吸ガスフローの変更が行われることはない。これは、患者に実際に与えられる呼吸ガス量が、患者の近くに配置された近位フローセンサを用いて、遠位フローセンサを用いるよりも正確に決定され得るという利点を有する。特になぜなら、例えば人工呼吸ホースにおけるホース導管の弾性等の、測定信号の精度にネガティブな影響を与える効果は、近位フローセンサの測定信号に影響を与えないか、与えるとしても非常にわずかな規模に過ぎないからである。   In contrast, proximal flow sensors can be used to control minute ventilation, as used, for example, in known ventilation modes ASV, Intelligent-ASV and APV. In so doing, the minute ventilation is preferably adjusted or controlled for each breath. That is, based on the measurement signal of the proximal flow sensor, the breathing gas flow is not changed while breathing. This has the advantage that the amount of breathing gas actually delivered to the patient can be determined more accurately than with a distal flow sensor using a proximal flow sensor located near the patient. Especially because effects that negatively affect the accuracy of the measurement signal, such as the elasticity of the hose conduit in artificial respiration hoses, do not affect the measurement signal of the proximal flow sensor or, if at all, have a very small scale Because it is only.

遠位フローセンサ及び近位フローセンサの配置ゆえに、遠位フローセンサは、好ましくは専ら吸気ガスが貫流する一方で、近位フローセンサは、吸気ガスも呼気ガスも貫流する。ここからも、遠位フローセンサに比べて、近位フローセンサの方がエラーを生じやすいことが明らかである。   Because of the arrangement of the distal flow sensor and the proximal flow sensor, the distal flow sensor preferably allows exclusively inspiratory gas flow, while the proximal flow sensor allows both inspiratory and expiratory gas flow. Again, it is clear that the proximal flow sensor is more prone to errors than the distal flow sensor.

人工呼吸器が、上述したように、呼吸ガスフローを呼吸している間にも変化させるとしても、基本的に、不連続な呼吸で患者に人工呼吸を施すので、好ましくは、制御装置が、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの測定信号を呼吸毎に処理するように構成されていることも考えられる。これは、人工呼吸器の動作を決定する大部分の人工呼吸パラメータが、呼吸毎に、すなわち実施されるべき呼吸それぞれに関して存在するという利点を有する。   Even if the ventilator changes the breathing gas flow while breathing, as described above, basically, since the patient is ventilated with discontinuous breathing, preferably, the controller is It is also conceivable that the measurement signals of the proximal flow sensor and the distal flow sensor are processed for each breath. This has the advantage that most ventilation parameters that determine the operation of the ventilator exist for each breath, ie for each breath to be performed.

この場合、エラー検出の精度をさらに高めるための、好ましいさらなる発展形態によると、近位フローセンサの測定信号値が、閾値呼吸における所定の信号閾値を上回る場合に、第1及び/又は第2の基準値が、閾値呼吸の直前の呼吸に割り当てられている、近位フローセンサの測定信号値であることが考えられる。これもまた、フローセンサアセンブリのエラー検出に用いられるべき測定信号及び/又は変化値と、信号又は値の照合対象である基準値との間に、可能な限り直接的な時間的関連を形成するために用いられる。   In this case, according to a preferred further development for further increasing the accuracy of error detection, the first and / or second if the measured signal value of the proximal flow sensor exceeds a predetermined signal threshold value in threshold breathing. It is conceivable that the reference value is the measurement signal value of the proximal flow sensor assigned to the breath immediately before the threshold breath. This also forms a direct temporal relationship as much as possible between the measurement signal and / or change value to be used for error detection of the flow sensor assembly and the reference value against which the signal or value is to be matched. Used for.

実験が示すところによると、ドリフトエラーは、制御装置が、以下の場合:
− 近位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第3の基準値に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、及び、
− 遠位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第4の基準値に対する比が、所定の基準閾値を下回る場合、
において、フローセンサアセンブリのエラーを推測するように、
又は、以下の場合:
− 近位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第5の基準値に対する比が、所定の基準閾値を下回る場合、及び、
− 遠位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第6の基準値に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、
において、フローセンサアセンブリのエラーを推測するように構成されていることによって、良好に検出され得る。
Experiments show that the drift error is when the controller is:
The ratio of the total change of the measurement signal of the proximal flow sensor, which occurs in succession, preferably in direct succession, to a third reference value exceeds a predetermined reference threshold; and
If the ratio of the total change value of the measurement signal of the distal flow sensor, which occurs in succession, preferably in direct succession, to the fourth reference value is below a predetermined reference threshold value,
In order to guess the error of the flow sensor assembly,
Or if:
The ratio of the proximal flow sensor measurement signal, which occurs in succession, preferably in direct succession, to the fifth reference value, below a predetermined reference threshold, and
If the ratio of the sum of the change values of the measurement signal of the distal flow sensor, which occur one after the other, preferably in direct succession, to a sixth reference value exceeds a predetermined reference threshold value,
Can be detected well by being configured to infer errors in the flow sensor assembly.

ここで明確にすべきことに、本出願において、基準閾値の区別のために序数を用いることは、出願書類において基準閾値を挙げる順序を表しているのであって、人工呼吸器における基準閾値の最小数の記載として理解されるべきではない。   It should be clarified here that in this application the use of ordinal numbers for distinguishing the reference threshold represents the order in which the reference threshold is listed in the application document, and the minimum of the reference threshold in the ventilator It should not be understood as a numerical description.

直接連続する変化値を使用する利点に関しては、スプリングエラーの検出に関する上述の記載が参照され、当該記載はここでも有効である。挙げられた基準閾値は、実験によって、医療的境界条件を考慮して、特筆すべき費用をかけずに算定されている。   With regard to the advantages of using directly continuous change values, reference is made to the above description regarding the detection of spring errors, which is valid here as well. The listed reference thresholds have been calculated by experimentation, taking into account medical boundary conditions, without any significant costs.

基本的に、ドリフトエラーは、上述の条件で、すでに確実に検出可能である。ドリフトエラー検出のより高い精度は、制御装置が、以下の付加的な場合にのみ、フローセンサアセンブリのエラーを推測するように構成されていることによって得られる。
− 近位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値が、所定の第1の合計閾値を上回る場合、及び/又は、
− 遠位フローセンサの測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値が、所定の第2の合計閾値を上回る場合。
Basically, the drift error can already be reliably detected under the above-mentioned conditions. Higher accuracy of drift error detection is obtained by the controller being configured to infer errors in the flow sensor assembly only in the following additional cases.
The sum of the change values of the measurement signal of the proximal flow sensor that occur one after the other, preferably in direct succession, exceeds a predetermined first sum threshold, and / or
The sum of the change values of the measurement signal of the distal flow sensor, which occur one after the other, preferably in direct succession, exceeds a predetermined second total threshold value.

ここでもまた、上記の条件の重複的な適用が、精度を高める。両方のセンサに関して、合計は、好ましくは共通の開始時点から、それぞれ最新の呼吸まで行われる。   Again, redundant application of the above conditions increases accuracy. For both sensors, the summation is preferably performed from a common starting point to each last breath.

基本的に、適切と思われる任意の基準値を、2つのフローセンサの内の1つ、又は、2つのフローセンサの測定信号の変化値の妥当性又は正確性の評価に用いることが可能である。すでに示したように、測定信号の変化又は測定信号自体を評価するために特に有意義な基準値は、近位フローセンサの測定信号値である。従って、本発明の有利なさらなる発展形態では、第3及び/又は第5の基準値が、近位フローセンサの測定信号値であることが規定されている。基準値と評価されるべき変数との間に、可能な限り直接的な時間的関連を形成するために、第3及び/又は第5の基準値は、好ましくは変化値の合計の開始時又は開始直前の近位フローセンサの測定信号値である。   Basically, any reference value that appears to be appropriate can be used to evaluate the validity or accuracy of the change value of one of the two flow sensors or the measurement signal of the two flow sensors. is there. As already indicated, a particularly meaningful reference value for evaluating the change of the measurement signal or the measurement signal itself is the measurement signal value of the proximal flow sensor. Thus, in an advantageous further development of the invention, it is defined that the third and / or fifth reference value is a measurement signal value of the proximal flow sensor. In order to create as direct a temporal relationship as possible between the reference value and the variable to be evaluated, the third and / or fifth reference value is preferably at the beginning of the sum of the change values or It is a measurement signal value of the proximal flow sensor just before the start.

同じ動機で、本発明の好ましいさらなる発展形態では、第4及び/又は第6の基準値が、遠位フローセンサの測定信号値であり、特に変化値の合計開始時又は開始直前の遠位フローセンサの測定信号値であることが規定されている。   With the same motivation, in a preferred further development of the invention, the fourth and / or sixth reference value is the measured signal value of the distal flow sensor, in particular the distal flow at the beginning or just before the start of the sum of the change values. It is specified to be a measurement signal value of the sensor.

ここでも、近位及び/又は遠位フローセンサの測定信号の変化値の値が、所定の閾値の値を上回る場合に、合計値を形成するための変化値の合計が開始することが規定され得る。   Again, it is specified that the sum of the change values to form a sum value starts when the value of the change value of the measurement signal of the proximal and / or distal flow sensor exceeds a predetermined threshold value. obtain.

この場合もやはり、近位フローセンサ及び/又は遠位フローセンサの測定信号の変化値の値の、所定の閾値の値との比較は、第1の、上述の意味での、より少ない計算能力を必要とする試験プロセスであり、当該試験プロセスから出発して、上述の第2の、より多くの計算能力を必要とする試験プロセスがもたらされ得る。ドリフトエラーを検出するための、より多くの計算能力を必要とする試験プロセスの実施期間に関しては、スプリングエラーの検出に関する上述の記載が参照され、当該記載は、ここでも、ドリフトエラーの検出に関連して有効である。   Again, the comparison of the change value of the measurement signal of the proximal flow sensor and / or the distal flow sensor with the predetermined threshold value is less computational power in the first sense above. And starting from that test process can result in a test process that requires the second, more computational power described above. With regard to the duration of the test process that requires more computational power to detect drift errors, reference is made to the above description regarding detection of spring errors, which again relates to detection of drift errors. It is effective.

第2の、より多くの計算能力を必要とする試験プロセスを開始すべきかを決定するための第1の試験プロセスは、代替的又は付加的に、それぞれ同一の呼吸に関する、近位及び遠位フローセンサの変化値の変化方向、すなわち例えば符号の比較に関するものであり得る。符号が異なる場合、すなわち、近位フローセンサ及び遠位フローセンサの測定信号が、同一の呼吸に関して、異なる方向に変化する場合、第2の試験プロセスを開始するのに十分なエラーの疑いが存在している。   A first test process for determining whether to initiate a second, more computationally intensive test process may alternatively or additionally involve proximal and distal flows, respectively, for the same breath It may be related to the direction of change of the sensor change value, i.e. for example the comparison of signs. If the signs are different, i.e. the measurement signals of the proximal and distal flow sensors change in different directions for the same breath, there is suspected error sufficient to start the second test process doing.

エラーの検出に用いられる変数の考察に、阻害要因を可能な限り含めないように、制御装置は、フローセンサの測定信号をフィルタリングによって平滑化するように構成され得る。このような阻害要因は、例えば人工呼吸器を用いて人工呼吸を施されている患者の自発呼吸であり得る。   The control device can be configured to smooth the measurement signal of the flow sensor by filtering so as not to include as much of the obstruction as possible in the consideration of the variables used for error detection. Such an inhibiting factor may be spontaneous breathing of a patient who is ventilated using, for example, a ventilator.

効果的なフィルタリングの種類として考えられるのは、移動平均の形成である。スプリングエラーは速く、すなわち数秒以内に生じるので、いくつかの変化値及び/又は測定信号値に関して、例えば25を超えない、好ましくは20を超えない、例えば16を超える値に関して、移動平均を形成すれば十分である。好ましくは、例えば異なる時点に行われる呼吸を様々に加重するために、移動加重平均が形成され得る。例えば、移動平均の考慮の際に、最新の測定に対する直近の値を、時間的にさらに遡る値よりも多くは考慮しないことが有意義であり得る。同様に、フィルタリングのために観察されるべき時間枠の終了時のフィルタリングされるべき値を、例えばやはりフィルタリングのために観察されるべき時間枠の中央に位置する値よりも少なく加重することも、エラー検出の精度にポジティブに作用し得る。   A possible type of filtering is the formation of a moving average. Since the spring error occurs fast, i.e. within a few seconds, it should form a moving average for several change values and / or measured signal values, e.g. not exceeding 25, preferably not exceeding 20, e.g. exceeding 16. It is enough. Preferably, a moving weighted average may be formed, for example, to weight differently breaths taken at different times. For example, when considering a moving average, it may be meaningful not to consider more recent values for the latest measurement than values that go further in time. Similarly, the value to be filtered at the end of the time frame to be observed for filtering may be weighted less than, for example, the value located in the middle of the time frame to be observed for filtering, It can positively affect the accuracy of error detection.

ドリフトエラーの決定に関しても、両方のフローセンサの測定信号値が、それぞれ移動平均、特に加重移動平均によって平滑化され得る。   With regard to the determination of the drift error, the measured signal values of both flow sensors can each be smoothed by a moving average, in particular a weighted moving average.

付加的又は代替的に、平滑化されるべき測定信号値が、1よりも高い次数を有するデジタルフィルタによってもフィルタリング可能であり、2よりも高い次数でのフィルタリングによって、特に好ましくは4次のデジタルフィルタを用いて、エラー検出の際に精度を損失することなく、より優れた平滑化効果を得ることができる。このようなデジタルフィルタは、好ましくはドリフトエラーの検出の際に用いられる。   Additionally or alternatively, the measured signal value to be smoothed can also be filtered by a digital filter having an order higher than 1, and by filtering with an order higher than 2, particularly preferably a fourth order digital By using the filter, a more excellent smoothing effect can be obtained without losing accuracy in error detection. Such a digital filter is preferably used in detecting a drift error.

ドリフトエラーは、数分間という比較的長い時間にわたって、徐々に表れるので、必要に応じて加重された移動平均又はデジタルフィルタによる測定信号の平滑化の際に、好ましくはスプリングエラーの検出のための平滑化の際よりも多数の測定信号が用いられる。好ましくは、ドリフトエラー検出のための平滑化に関して、少なくとも最新の50の測定値、特に好ましくは少なくとも最新の75の測定値、最も好ましくは少なくとも最新の100の測定値が用いられる。   Drift errors appear gradually over a relatively long period of several minutes, so smoothing of the measurement signal with a weighted moving average or digital filter as necessary is preferably smooth for detecting spring errors. A larger number of measurement signals are used than in the case of conversion. Preferably, for smoothing for drift error detection, at least the latest 50 measurements, particularly preferably at least the latest 75 measurements, most preferably at least the latest 100 measurements are used.

制御装置は、好ましくは、変化値を平滑化された測定信号に基づいて検出するように構成されている。   The control device is preferably configured to detect the change value based on the smoothed measurement signal.

ここで明確にすべきことに、一次デジタルフィルタとしては、以下の構造に従う、フィルタ係数aを用いた再帰フィルタ規則が理解される。   It should be clarified here that a recursive filter rule using a filter coefficient a according to the following structure is understood as a first-order digital filter.

ここで、y(n)は、n番目の呼吸に関するフィルタ出力であり、y(n−1)は、直近の(n−1)番目の呼吸に関するフィルタ出力であり、x(n)は、n番目の呼吸に関する最新の入力信号であり、aは、フィルタに関して決定されたフィルタ係数である。   Here, y (n) is a filter output related to the nth breath, y (n-1) is a filter output related to the most recent (n-1) th breath, and x (n) is n Is the latest input signal for the second breath, and a is the filter coefficient determined for the filter.

その際、m次フィルタは、n番目の呼吸に関する、次に高い(i+1)次のフィルタの入力信号として、n番目の呼吸に関するi次のフィルタ出力を有する上述のフィルタ構造のm倍の適用であり、このとき、1≦i≦mが有効である。   In so doing, the m-th order filter is applied m times as much as the above filter structure with the i-th order filter output for the n th breath as the input signal of the next higher (i + 1) th order filter for the n th breath. In this case, 1 ≦ i ≦ m is effective.

好ましくは、近位フローセンサ及び遠位フローセンサは、連続的ではなく時間的に離散して機能するので、近位フローセンサ及び遠位フローセンサは、それぞれ呼吸毎に、当該呼吸に割り当てられたガスフローを表す1つの、好ましくはまさに1つの測定値を供給する。   Preferably, the proximal flow sensor and the distal flow sensor function discretely in time rather than continuously, so the proximal flow sensor and the distal flow sensor are each assigned to that breath for each breath. One, preferably just one measurement value representing the gas flow is supplied.

エラーを検出するためだけではなく、エラー検出の場合に、そこから措置を導出可能にするために、制御装置は好ましくは、エラーを推測した場合にアラームを発するように構成されている。しかしながら、先行技術とは異なり、センサをオフにする必要はない。従って、制御装置は好ましくは、近位フローセンサの測定信号の処理を継続し、特に引き続き、センサのエラーの存在を調査するように構成されている。   In order to be able to derive measures from error detection in addition to detecting an error, the control device is preferably configured to issue an alarm when an error is inferred. However, unlike the prior art, it is not necessary to turn off the sensor. Accordingly, the controller is preferably configured to continue processing the measurement signal of the proximal flow sensor, and particularly to investigate the presence of a sensor error.

以下に、任意の図面を用いて、本発明を詳細に説明する。示されているのは以下の図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to arbitrary drawings. The following figure is shown.

本発明に係る人工呼吸器の本発明に係る実施形態を示した図である。It is the figure which showed embodiment which concerns on this invention of the ventilator which concerns on this invention. 遠位フローセンサ及び近位フローセンサの、未処理の測定信号と平滑化された測定信号とを示す図である。FIG. 5 shows raw measurement signals and smoothed measurement signals for a distal flow sensor and a proximal flow sensor. 遠位フローセンサ及び近位フローセンサの測定信号の変化値を示す図である。It is a figure which shows the change value of the measurement signal of a distal flow sensor and a proximal flow sensor. 遠位フローセンサ及び近位フローセンサの、未処理の測定信号と平滑化された測定信号とを示す、さらなる図である。FIG. 5 is a further diagram illustrating raw and smoothed measurement signals of the distal flow sensor and the proximal flow sensor. 遠位フローセンサ及び近位フローセンサの測定信号の変化値を示す、さらなる図である。FIG. 6 is a further diagram showing the change values of the measurement signals of the distal flow sensor and the proximal flow sensor. スプリングエラーのエラー検出に関する極めて概略的な図である。FIG. 5 is a very schematic diagram relating to error detection of a spring error. ドリフトエラーのエラー検出に関する極めて概略的な図である。It is a very schematic diagram regarding error detection of drift errors.

図1では、本発明に係る人工呼吸器の実施形態を、全体として、参照符号10で表している。図示された例では、人工呼吸器10は、患者12の人工呼吸に用いられる。   In FIG. 1, an embodiment of a ventilator according to the present invention is indicated by reference numeral 10 as a whole. In the illustrated example, the ventilator 10 is used for artificial ventilation of the patient 12.

単に完全性のために指摘しておくべきことに、本発明に係る人工呼吸器10は、可動式の人工呼吸器10として、回転可能な台13に受容されていても良い。   It should be pointed out merely for completeness that the ventilator 10 according to the present invention may be received as a movable ventilator 10 on a rotatable table 13.

人工呼吸器10は、ハウジング14を有しており、ハウジング14内には、ハウジング材料が不透明なので、外側からは視認できないが、圧力変更装置16及び制御装置18が受容されていて良い。   The ventilator 10 has a housing 14, and the pressure change device 16 and the control device 18 may be received in the housing 14 because the housing material is opaque and cannot be visually recognized from the outside.

圧力変更装置16は、知られているように構成されており、ポンプ、圧縮機、送風機、蓄圧器、減圧弁等を有し得る。さらに、人工呼吸器10は、知られているように、吸気弁20と呼気弁22とを有している。   The pressure change device 16 is configured as known and may include a pump, a compressor, a blower, a pressure accumulator, a pressure reducing valve, and the like. Furthermore, the ventilator 10 has an inhalation valve 20 and an exhalation valve 22 as is known.

制御装置18は一般的に、コンピュータ又はマイクロプロセッサとして現実化されている。制御装置18は、人工呼吸器10の動作に必要なデータを保存し、必要な場合には呼び出すことができるように、図1には示されていない保存装置を含んでいる。保存装置は、ネットワークが運用されている際に、ハウジング14の外側に位置し、データ伝達接続部によって、制御装置18と接続されていても良い。データ伝達接続部は、ケーブル路又は伝送路によって形成されていて良い。しかしながら、データ伝達接続部の障害が、人工呼吸器10の動作に影響することを防止するために、保存装置は好ましくは、制御装置18に統合されているか、又は、少なくとも制御装置18と同じハウジング14内に受容されている。   The control device 18 is generally realized as a computer or a microprocessor. The control device 18 includes a storage device not shown in FIG. 1 so that data necessary for the operation of the ventilator 10 can be stored and recalled when necessary. The storage device may be located outside the housing 14 when the network is operated, and may be connected to the control device 18 by a data transmission connection unit. The data transmission connection portion may be formed by a cable path or a transmission path. However, in order to prevent a failure of the data transmission connection from affecting the operation of the ventilator 10, the storage device is preferably integrated into the control device 18, or at least in the same housing as the control device 18. 14 is received.

データを人工呼吸器10に、又は、より正確には制御装置18に入力するために、人工呼吸器10は、データ入力部24を有しており、データ入力部24は、図1に示された例では、キーボードによって表されている。制御装置18は、図示されたキーボードの代わりに、又は、キーボードに加えて、ネットワーク回線、伝送路、又は、センサ接続部26等の、様々なデータ入力部を通じて、データを取得し得る。これらの様々なデータ入力部については、以下でさらに詳細に取り上げる。   In order to input data to the ventilator 10 or more precisely to the control device 18, the ventilator 10 has a data input 24, which is shown in FIG. In the example, it is represented by a keyboard. The control device 18 may obtain data through various data input units such as a network line, a transmission line, or the sensor connection unit 26 instead of or in addition to the illustrated keyboard. These various data inputs will be discussed in more detail below.

治療する臨床医にデータを出力するために、人工呼吸器10は、出力機器28を有し得る。図示された例では、出力機器28はスクリーンである。   The ventilator 10 can have an output device 28 for outputting data to the treating clinician. In the illustrated example, the output device 28 is a screen.

人工呼吸のために、患者12は、人工呼吸器10と、より正確にはハウジング14内の圧力変更装置16と、人工呼吸導管アセンブリ30を通じて接続されている。このために、患者12は挿管されている。   For ventilation, the patient 12 is connected through the ventilator assembly 10, more precisely the pressure change device 16 in the housing 14, and the ventilator conduit assembly 30. For this purpose, the patient 12 is intubated.

人工呼吸導管アセンブリ30は、吸気ホース32を有しており、吸気ホース32を通じて、新鮮な呼吸ガスが、圧力変更装置16から患者12の肺に誘導され得る。吸気ホース32は、中断可能であり、第1の吸気部分ホース34と第2の吸気部分ホース36とを有することが可能であり、これらの間には、意図的に湿気を加えるため、及び、必要に応じて、患者12に供給される新鮮な呼吸ガスの温度調節を行うための調整装置38を設けることが可能である。調整装置38は、外部の液体容器40と接続可能であり、液体容器40によって、湿気を与えるための水、又は、例えば炎症を抑制するため、若しくは、気道を拡張するための薬剤が、呼吸ガスに供給可能である。本発明に係る人工呼吸器10を、麻酔人工呼吸器として用いる場合、揮発性の麻酔剤が、人工呼吸器10によって管理されて、患者12に与えられ得る。調整装置38は、新鮮な呼吸ガスが、患者12に、所定の湿度で、場合によっては薬剤のエアロゾルが添加され、所定の温度で供給されるように調整を行う。   The artificial respiration conduit assembly 30 has an inhalation hose 32 through which fresh breathing gas can be directed from the pressure change device 16 to the lungs of the patient 12. The intake hose 32 can be interrupted and can have a first intake partial hose 34 and a second intake partial hose 36 between which to intentionally add moisture and If necessary, an adjustment device 38 for adjusting the temperature of fresh breathing gas supplied to the patient 12 can be provided. The adjustment device 38 can be connected to an external liquid container 40, and the liquid container 40 is used to supply water for supplying moisture, or for example, a medicine for suppressing inflammation or dilating the airway. Can be supplied. When the ventilator 10 according to the present invention is used as an anesthesia ventilator, a volatile anesthetic can be managed by the ventilator 10 and given to the patient 12. The adjustment device 38 adjusts so that fresh breathing gas is supplied to the patient 12 at a predetermined humidity at a predetermined humidity and, optionally, a pharmaceutical aerosol.

人工呼吸導管アセンブリ30は、すでに言及した吸気弁20の他に、呼気弁22と、さらに呼気ホース42とを有しており、呼気ホースを通じて、代謝された呼吸ガスが、患者12の肺から大気中に吐出される。   The artificial respiration conduit assembly 30 has an exhalation valve 22 and an exhalation hose 42 in addition to the inspiratory valve 20 already mentioned, and the metabolized breathing gas passes from the lungs of the patient 12 to the atmosphere through the exhalation hose. It is discharged inside.

吸気ホース32は、吸気弁20と連結されており、呼気ホース42は、呼気弁22と連結されている。2つの弁の内、ガスフローを通過させるために同時に開口するのは、それぞれ1つのみである。弁20及び22の作動制御は、やはり制御装置18によって行われる。   The intake hose 32 is connected to the intake valve 20, and the exhalation hose 42 is connected to the exhalation valve 22. Of the two valves, only one of each is open at a time to allow the gas flow to pass. The operation control of the valves 20 and 22 is also performed by the control device 18.

人工呼吸周期の間、まず吸気段階が続く間は、呼気弁22が閉口し、吸気弁20が開口するので、新鮮な呼吸ガスが、ハウジング14から患者12に誘導され得る。新鮮な呼吸ガスの流れは、圧力変更装置16によって、呼吸ガスの圧力を意図的に上昇させることで生じる。圧力の上昇によって、新鮮な呼吸ガスは、患者12の肺に流入し、肺において、肺に近い身体部分、すなわち特に胸郭を、肺に近い身体部分の個々の弾性に反して膨張させる。それによって、患者12の肺の内部におけるガス圧も上昇する。   During the ventilation cycle, during the first inspiratory phase, the exhalation valve 22 is closed and the inhalation valve 20 is opened so that fresh breathing gas can be directed from the housing 14 to the patient 12. The flow of fresh breathing gas is generated by intentionally increasing the pressure of the breathing gas by the pressure changing device 16. Due to the increased pressure, fresh breathing gas flows into the lungs of the patient 12 where the body parts close to the lungs, in particular the thorax, are inflated against the individual elasticity of the body parts close to the lungs. Thereby, the gas pressure inside the lungs of the patient 12 also increases.

吸気段階の終わりに、吸気弁20は閉口し、呼気弁22が開口する。呼気段階が開始する。吸気段階の最後までに上昇した、患者12の肺内の呼吸ガスのガス圧ゆえに、当該呼吸ガスは、呼気弁22の開口後、大気中に流れ、流れ続けると、患者12の肺内のガス圧は低下する。肺12内のガス圧が、人工呼吸器10において調整された呼気終末陽圧、すなわち大気圧よりもわずかに高い圧力に達すると、呼気弁22の閉口によって呼気段階は終了し、さらなる人工呼吸周期が引き続き行われる。   At the end of the inspiratory phase, the inspiratory valve 20 is closed and the expiratory valve 22 is opened. The exhalation phase begins. Due to the gas pressure of the breathing gas in the lungs of the patient 12 rising by the end of the inspiration phase, the breathing gas flows into the atmosphere after the opening of the exhalation valve 22 and continues to flow, the gas in the lungs of the patient 12 The pressure drops. When the gas pressure in the lung 12 reaches the positive end expiratory pressure adjusted in the ventilator 10, i.e., slightly higher than atmospheric pressure, the expiration phase is terminated by the closing of the exhalation valve 22, and further ventilation cycles Will continue.

吸気段階の間、患者12には、いわゆる人工呼吸の一回換気量、すなわち1呼吸当たりの呼吸ガス体積が供給される。人工呼吸の一回換気量を、1分当たりの人工呼吸周期数と、すなわち人工呼吸の頻度と乗じると、ここで行われる人工呼吸の分時換気量になる。   During the inspiration phase, the patient 12 is supplied with a so-called tidal volume, i.e. a breathing gas volume per breath. Multiplying the tidal volume of artificial respiration by the number of artificial respiration cycles per minute, that is, the frequency of artificial respiration, gives the minute ventilation of artificial respiration performed here.

好ましくは、人工呼吸器10、特に制御装置18は、人工呼吸器10の人工呼吸動作を特徴付ける人工呼吸動作パラメータを、人工呼吸動作の間、繰り返しアップデートする、又は、検出するように構成されており、それによって、人工呼吸動作が、いずれの時点においても可能な限り最適に、それぞれ人工呼吸が施されるべき患者12に合わせられていることが保証される。特に有利には、1つ又は複数の人工呼吸動作パラメータの決定は、人工呼吸頻度を用いて行われるので、各人工呼吸周期に関して、最新の、従って患者12に最適に合わせられた人工呼吸動作パラメータが供給され得る。   Preferably, the ventilator 10, in particular the controller 18, is configured to repeatedly update or detect the ventilator operating parameters characterizing the ventilator action of the ventilator 10 during the ventilator action. This ensures that the ventilation movements are optimally matched to the patient 12 to be ventilated at each point in time as optimally as possible. Particularly advantageously, the determination of the one or more ventilation operating parameters is carried out using the ventilation frequency, so that for each ventilation cycle, the ventilation operating parameters that are up-to-date and thus optimally adapted to the patient 12 are determined. Can be supplied.

このために、人工呼吸器10は、1つ又は複数のセンサと、データを伝達できるように接続されており、これらのセンサは、患者の状態及び/又は人工呼吸器の動作を監視している。   For this purpose, the ventilator 10 is connected to one or more sensors so as to be able to communicate data, which monitor the condition of the patient and / or the operation of the ventilator. .

これらのセンサの内の1つは、近位フローセンサ44であり、近位フローセンサ44は、Yピース45内で、人工呼吸導管アセンブリ30内で支配的な呼吸ガスフローを検出する。フローセンサ44は、センサの導管アセンブリ46を用いて、制御装置18のデータ入力部26と連結され得る。センサの導管アセンブリ46は、電気信号伝送線を含んでいて良いが、必ずしも含む必要はない。センサの導管アセンブリ46は、同じくホース線を有することが可能であり、これらのホース線は、流れ方向においてフローセンサ44の両側で支配的なガス圧を、データ入力部26に伝達し、データ入力部26において、当該ガス圧は、図1に示されていない圧力センサによって定量化される。フローセンサ44は、ここでは、圧力差フローセンサ44として表されている。フローセンサ44は、好ましくは圧力差原理で機能するフローセンサではあるが、他の物理的動作原理に従って機能するフローセンサであっても良い。   One of these sensors is a proximal flow sensor 44, which detects the dominant respiratory gas flow within the ventilator conduit assembly 30 within the Y piece 45. The flow sensor 44 may be coupled to the data input 26 of the controller 18 using a sensor conduit assembly 46. The sensor conduit assembly 46 may include, but does not necessarily include, an electrical signal transmission line. The sensor conduit assembly 46 may also have hose wires, which transmit the dominant gas pressure on both sides of the flow sensor 44 in the flow direction to the data input 26 for data input. In the unit 26, the gas pressure is quantified by a pressure sensor not shown in FIG. The flow sensor 44 is here represented as a pressure differential flow sensor 44. The flow sensor 44 is preferably a flow sensor that functions on the principle of pressure difference, but may be a flow sensor that functions on the basis of another physical operation principle.

ハウジング14内には、さらなるフローセンサ48が設けられており、フローセンサ48は、近位フローセンサ44と比較して、さらに患者12から離れているので、遠位フローセンサ48と表記されている。   A further flow sensor 48 is provided in the housing 14 and is labeled as a distal flow sensor 48 because the flow sensor 48 is further away from the patient 12 as compared to the proximal flow sensor 44. .

遠位フローセンサ48及びその測定信号は、例えば吸気段階の間に、人工呼吸導管アセンブリ30を通る呼吸ガスフロー、遠位フローセンサ48の場合、より正確には吸気ホース32を通る呼吸ガスフローの制御に用いられ得るが、近位フローセンサ44及びその測定信号は、患者12に供給される分時換気量の制御に用いられ得る。従って、遠位フローセンサ48は、好ましくは近位フローセンサ44よりも速い応答挙動を有している。なぜなら、遠位フローセンサ48の測定信号が、呼吸している間の呼吸ガスフローの変更にも用いられる一方で、近位フローセンサ44の測定信号は、好ましくは呼吸毎にのみ考慮されるので、それに基づいて、呼吸している間のYピース45を通る呼吸ガスフローの変更が行われることはないからである。   The distal flow sensor 48 and its measurement signal may be used to determine the respiratory gas flow through the ventilator conduit assembly 30, for example during the inspiration phase, and more precisely for the distal flow sensor 48, the respiratory gas flow through the inspiratory hose 32. Although it can be used for control, the proximal flow sensor 44 and its measurement signal can be used to control the minute ventilation delivered to the patient 12. Accordingly, the distal flow sensor 48 preferably has a faster response behavior than the proximal flow sensor 44. Because the measurement signal of the distal flow sensor 48 is also used to change the breathing gas flow while breathing, the measurement signal of the proximal flow sensor 44 is preferably only considered for each breath. Based on this, there is no change in the breathing gas flow through the Y-piece 45 while breathing.

Yピース45内での取り付け位置ゆえに、近位フローセンサ44は、遠位フローセンサ48とは異なり、基本的に、呼気ホース42を通る呼気ガスの流れを検出することも可能である。   Due to the mounting position within the Y piece 45, the proximal flow sensor 44, unlike the distal flow sensor 48, can basically detect the flow of expiratory gas through the expiratory hose 42.

フローセンサ44及び48が正確に機能することは、人工呼吸器10の正確な動作にとって、従って、患者12の健康にとって重要である。   The correct functioning of the flow sensors 44 and 48 is important for the correct operation of the ventilator 10 and thus for the health of the patient 12.

動作中に明らかになったことに、近位フローセンサ48はまさに、患者12に近いので、近位フローセンサ48については、遠位フローセンサ48よりもエラーを生じる危険が大きい。呼気ガスも通過する近位フローセンサ44は、遠位フローセンサ48よりも強く、例えば呼吸ガスに含まれる湿気の負荷を受けている。これは、遠位フローセンサ48が、図1の例のように、吸気方向において調整装置38の上流に配置されており、従って、実質的に乾燥した吸気ガスのみが遠位フローセンサ48を通過する場合に、より一層当てはまる。   What has become apparent during operation is that the proximal flow sensor 48 is very close to the patient 12, so that the proximal flow sensor 48 has a greater risk of error than the distal flow sensor 48. Proximal flow sensor 44, through which expiratory gas also passes, is stronger than distal flow sensor 48 and is subjected to a load of moisture, for example contained in respiratory gas. This is because the distal flow sensor 48 is located upstream of the regulator 38 in the inspiratory direction, as in the example of FIG. 1, so that only substantially dry inspiratory gas passes through the distal flow sensor 48. This is even more true.

本発明に係る人工呼吸器10の制御装置18は、近位フローセンサ44と遠位フローセンサ48とから形成されたフローセンサアセンブリの動作を監視するように構成されており、それによって、フローセンサアセンブリのエラーを早期に検出することが可能である。   The control device 18 of the ventilator 10 according to the present invention is configured to monitor the operation of a flow sensor assembly formed from a proximal flow sensor 44 and a distal flow sensor 48, thereby providing a flow sensor. It is possible to detect assembly errors early.

これまでの経験によると、近位フローセンサ44では、2種類の、その発生速度が異なるエラーが生じる。すなわち、数秒の内に迅速に表れるスプリングエラーと、数分間の内に徐々に表れるドリフトエラーと、である。   Based on previous experience, the proximal flow sensor 44 has two types of errors that occur at different rates. That is, a spring error that appears quickly within a few seconds and a drift error that appears gradually within a few minutes.

まず、スプリングエラーの検出について記載すべきであろう。   First, the detection of spring error should be described.

図2では、近位フローセンサ44の検出信号が、「VTProx」として参照符号52で、遠位フローセンサ48の検出信号が、「VTServ」として参照符号54で示されている。その際、各センサ44及び48によって直接検出された形における、時間的に離散した信号が重要である。   In FIG. 2, the detection signal of the proximal flow sensor 44 is indicated by reference numeral 52 as “VTProx”, and the detection signal of the distal flow sensor 48 is indicated by reference numeral 54 as “VTServ”. In that case, the temporally discrete signals in the form directly detected by the sensors 44 and 48 are important.

基本的に、これらの信号は、本発明に係るエラー検出を実施するために用いられ得る。しかしながら、特に近位フローセンサ44でのエラー検出の確実性を高めるためには、これらの信号を平滑化することが推奨される。   Basically, these signals can be used to implement error detection according to the present invention. However, it is recommended that these signals be smoothed, particularly in order to increase the certainty of error detection at the proximal flow sensor 44.

自発的に生じるスプリングエラーの検出に関して、いくつかのわずかな測定信号のみを考慮し、短期的に生じるセンサ信号の変化を抑制しない平滑化方法が有利である。そのためには、例えば最新の16の測定値にわたる加重移動平均の形成による平滑化が有利であることがわかっている。その際、近位フローセンサ44及び遠位フローセンサ48の測定信号は、有利には、同じ測定方法及び同じフィルタ係数で平滑化される。しかしながら、これは必ずしもそうでなければならないわけではない。異なるセンサの測定信号に関しては、異なる平滑化方法又は異なるフィルタ係数を有する同じ平滑化方法が用いられ得る。この加重移動平均の場合、フィルタ係数は、各測定値の重み付け係数である。これは、フィルタリングされていない測定値につながるものであり、当該測定値は、遠位フローセンサ48のn番目の呼吸に関して、以下のように表され得る。   For the detection of spontaneously occurring spring errors, a smoothing method that considers only a few slight measurement signals and does not suppress short-term sensor signal changes is advantageous. To that end, smoothing, for example by forming a weighted moving average over the last 16 measurements, has proven advantageous. In doing so, the measurement signals of the proximal flow sensor 44 and the distal flow sensor 48 are advantageously smoothed with the same measurement method and the same filter coefficients. However, this is not necessarily the case. For different sensor measurement signals, different smoothing methods or the same smoothing method with different filter coefficients can be used. In the case of this weighted moving average, the filter coefficient is a weighting coefficient for each measurement value. This leads to an unfiltered measurement, which can be expressed as follows for the nth breath of the distal flow sensor 48:

={1、2、3、4、5、6、7、8、8、7、6、5、4、3、2、1} a i = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1}

記載された例では、最も新しい測定値から中央の測定値へと直線的に増加し、中央の測定値から最も古い測定値へと直線的に減少しており、最新の16の測定値の中央に位置する測定値が、最も強く加重される。対応して、スプリングエラーの検出のために平滑化された、近位センサの信号は、以下のように表され得る。   In the example described, there is a linear increase from the most recent measurement to the middle measurement, and a linear decrease from the middle measurement to the oldest measurement. The measurement located at is weighted most strongly. Correspondingly, the proximal sensor signal, smoothed for detection of spring error, may be expressed as:

ここで、重み付け係数は同じである。   Here, the weighting coefficients are the same.

図2において、平滑化された加重平均VTSerfFiltは、参照符号56で、平滑化された加重平均VTProxFiltは、参照符号58で示されている。図2のグラフのx座標は、時間を分で示しており、y座標は、体積をミリリットルで示している。 In FIG. 2, the smoothed weighted average VT SurfFilt is indicated by reference numeral 56, and the smoothed weighted average VT ProxFilt is indicated by reference numeral 58. The x coordinate of the graph of FIG. 2 indicates time in minutes, and the y coordinate indicates volume in milliliters.

本発明に係る人工呼吸器のエラー検出にとって重要な変化値は、特に有利には、最新の呼吸の値と、その直近の呼吸の値との差として用いられ、好ましくは、平滑化された値が、差の形成のために用いられる。従って、遠位フローセンサ48の変化値VTSerfDiff及び近位フローセンサ44の変化値VTProxDiffは、以下のように形成され得る。 The change value important for the error detection of the ventilator according to the invention is particularly advantageously used as the difference between the latest breath value and its most recent breath value, preferably a smoothed value. Are used to form the difference. Accordingly, the change value VT ProxDiff of change value VT SerfDiff and proximal flow sensor 44 of the distal flow sensor 48 may be formed as follows.

これらの変化値は、図3において経時的に示されている。その際、遠位フローセンサ48の変化値は、参照符号60で示されており、近位フローセンサ44の変化値は、参照符号62で示されている。やはり、図3のグラフのx座標は、時間を分で示しており、y座標は体積、この場合は変化量をミリリットルで示している。   These change values are shown over time in FIG. In so doing, the change value of the distal flow sensor 48 is indicated by reference numeral 60 and the change value of the proximal flow sensor 44 is indicated by reference numeral 62. Again, the x coordinate of the graph of FIG. 3 indicates time in minutes, and the y coordinate indicates volume, in this case the amount of change in milliliters.

図3では、参照符号64で閾値が表されており、近位フローセンサ44の変化値62が当該閾値を超過すると、制御装置18は、明細書の冒頭に記載したエラー検出プロセスを開始する。エラー検出プロセスの開始は、閾値64の超過と結びついているので、制御装置18の計算能力を、エラー検出プロセスに不必要に消費することはない。   In FIG. 3, a threshold value is represented by reference numeral 64, and when the change value 62 of the proximal flow sensor 44 exceeds the threshold value, the controller 18 initiates the error detection process described at the beginning of the specification. Since the start of the error detection process is associated with the threshold 64 being exceeded, the computing power of the controller 18 is not unnecessarily consumed in the error detection process.

k番目の呼吸の際に、近位フローセンサ44の変化値62が、近位フローセンサ44の変化値62の閾値64を超える場合、その直近の(k−1)番目の呼吸の、両方のフローセンサ44及び48の変化値は、後続の比較のためにそれぞれ基準値として保存される。   If the change value 62 of the proximal flow sensor 44 exceeds the threshold value 64 of the change value 62 of the proximal flow sensor 44 during the kth breath, both of the most recent (k-1) th breaths The change values of the flow sensors 44 and 48 are each stored as a reference value for subsequent comparison.

その後、変化値の合計が開始される。   Thereafter, the sum of the change values is started.

各フローセンサ44及び48に関して合計値が形成され、当該合計値は、n番目の呼吸の最新の変化値を含めた、n番目の呼吸に関する直近の(n−1)番目の呼吸の合計値である。   A sum is formed for each flow sensor 44 and 48, which is the sum of the most recent (n-1) th breaths for the nth breath, including the most recent change in the nth breath. is there.

図示された実施例において、制御装置18がスプリングエラーを検出するのは、近位フローセンサ44の合計値の、近位フローセンサ44の基準値   In the illustrated embodiment, the controller 18 detects a spring error because the proximal flow sensor 44 reference value is the sum of the proximal flow sensor 44 values.

に対する比が、所定の基準閾値を超過する場合、例えば0.08の基準閾値を超過する場合であり、これは、合計の開始以降、近位フローセンサの変化値の合計が、基準値の少なくとも8%であるということを意味している。基準閾値は、8%とは異なる値を有していても良いが、これまでの実験では、8%が非常に優れた基準閾値であることが明らかになっている。 The ratio to the threshold value exceeds a predetermined reference threshold, for example, exceeds a reference threshold of 0.08, since the sum of the proximal flow sensor changes since the start of the sum, at least the reference value It means 8%. The reference threshold may have a value different from 8%, but experiments so far have shown that 8% is a very good reference threshold.

前段で挙げた条件に加えて生じるさらなる条件は、遠位フローセンサ48の合計値が、例えば10%であり得るさらなる基準閾値の分よりも多く、近位フローセンサ44の合計値から異なることはないということである。   A further condition that arises in addition to the conditions listed above is that the total value of the distal flow sensor 48 is more than an additional reference threshold, which can be, for example, 10% and differs from the total value of the proximal flow sensor 44. That is not.

前段で挙げたさらなる条件に代えて、又は、さらなる条件に加えて、遠位フローセンサ48の、最新の、好ましくは平滑化された値が、さらなる別の基準閾値の分よりも多く、その基準値から異なることはないという条件が生じ得る。このさらなる別の基準閾値は、例えば1%から5%の間であり得る。実験は、2%というさらなる別の基準閾値が生産的であると明らかにしている。   Instead of, or in addition to, the additional conditions listed in the previous paragraph, the distal, preferably smoothed, value of the distal flow sensor 48 is greater than another reference threshold value, and the reference A condition can arise that does not differ from the value. This further reference threshold may be, for example, between 1% and 5%. Experiments have shown that yet another baseline threshold of 2% is productive.

図6は、近位フローセンサ44に生じるスプリングエラーの場合を、概略的に例示している。   FIG. 6 schematically illustrates the case of a spring error occurring in the proximal flow sensor 44.

スプリングエラーの確実な検出に関する所定の条件の全てが満たされてようやく、制御装置18は、スプリングエラーの存在を検出し、例えば対応するアラームを発する。   Only when all of the predetermined conditions for reliable detection of the spring error are fulfilled, the control device 18 detects the presence of the spring error and, for example, issues a corresponding alarm.

徐々に出現するドリフトエラーの検出にも、同様に平滑化された測定値が用いられ、好ましくは、測定値の平滑化が、スプリングエラーの場合よりも多くの数の、過去の測定値に関して行われる。例えば、当該平滑化は、やはり、例えば最新の100の測定値にわたる加重移動平均の形成を通じて行われ得る。   Similar smoothed measurements are used to detect gradually occurring drift errors, and preferably smoothing of the measurements is performed on a larger number of past measurements than in the case of spring errors. Is called. For example, the smoothing can also be done, for example, through the formation of a weighted moving average over the last 100 measurements.

その際、重み付け係数bは、全ての重み付け係数の合計が1になるように選択されている。代替的又は付加的に、これらの測定値を、高次のデジタルフィルタ、好ましくは少なくとも4次のデジタルフィルタを通じて平滑化することも可能である。 At that time, the weighting coefficient b i is selected so that the sum of all the weighting coefficients is 1. Alternatively or additionally, these measurements can be smoothed through a higher order digital filter, preferably at least a fourth order digital filter.

図4では、遠位フローセンサ48の未処理信号を参照符号66で、近位フローセンサ44の未処理信号を参照符号68で表している。それに対して、遠位フローセンサ48の平滑化された信号は参照符号70で、近位フローセンサ44の平滑化された信号は参照符号72で表されている。   In FIG. 4, the raw signal of the distal flow sensor 48 is represented by reference numeral 66, and the raw signal of the proximal flow sensor 44 is represented by reference numeral 68. In contrast, the smoothed signal of the distal flow sensor 48 is represented by reference numeral 70 and the smoothed signal of the proximal flow sensor 44 is represented by reference numeral 72.

遠位又は近位フローセンサ48又は44の測定信号66及び68の変化値の形成は、上述したように、つまり、最新の呼吸に関する各センサの平滑化された測定値と、直近の呼吸の各センサの平滑化された測定値との間における差の形成を通じて行われる。すなわち、再び以下が有効である。   The formation of the change values of the measurement signals 66 and 68 of the distal or proximal flow sensor 48 or 44 is as described above, ie, each sensor's smoothed measurement for the most recent breath and each of the most recent breaths. This is done through the formation of a difference between the sensor's smoothed measurements. That is, the following is effective again.

図5では、遠位フローセンサ48の測定信号の変化値は参照符号74で、近位フローセンサ44の測定信号の変化値は参照符号76で表されている。   In FIG. 5, the change value of the measurement signal of the distal flow sensor 48 is represented by reference numeral 74, and the change value of the measurement signal of the proximal flow sensor 44 is represented by reference numeral 76.

やはり、制御装置18によるエラー検出は、所定の開始条件が満たされた後、例えば、変化値の1つが、図5において参照符号78で示された、0付近の許容差範囲を離れる、及び/又は、変化値が異なる符号を有する場合に、初めて開始する。図5には、許容差範囲の上限が示されていないが、許容差範囲は、−3mlから+3mlにわたっている。変化値の許容差範囲を離れることは、制御装置18によるエラー検出の開始条件であり得るが、当該許容差範囲は、好ましくはゼロ点の周囲に対称的に配置されている。しかしながら、必ずしもそうでなくても良く、適用事例に応じて、互いに値が異なる境界を有することが可能である。   Again, error detection by the controller 18 may be performed after a predetermined start condition is met, for example, one of the change values leaves the tolerance range near zero, indicated by reference numeral 78 in FIG. Or it starts for the first time when the change values have different signs. Although the upper limit of the tolerance range is not shown in FIG. 5, the tolerance range ranges from −3 ml to +3 ml. Leaving the change value tolerance range may be a starting condition for error detection by the control device 18, but the tolerance range is preferably arranged symmetrically around the zero point. However, this is not necessarily the case, and it is possible to have boundaries with different values depending on the application.

ドリフトエラーの検出に関する所定の開始条件が存在する場合、制御装置18はやはり、上述した方法で、各フローセンサ44又は48の変化値に関して、合計値の形成を開始する。   If there is a predetermined starting condition for detection of drift errors, the controller 18 again begins to form a total value for the change value of each flow sensor 44 or 48 in the manner described above.

同様に、両方のセンサ44及び48による、エラー検出の開始条件の少なくとも1つが満たされた呼吸の直前に行われた呼吸の測定値は、後続の比較のための基準値として保存される。   Similarly, the respiration measurements taken by both sensors 44 and 48 immediately before respiration when at least one of the error detection start conditions is met are stored as reference values for subsequent comparisons.

ここでは、ドリフトエラーのエラー検出と、スプリングエラーのエラー検出とは、異ならない。   Here, the error detection of the drift error is not different from the error detection of the spring error.

当該例において、制御装置18が、フローセンサアセンブリ内のドリフトエラーの存在を検出するのは、近位フローセンサ44の変化合計値   In this example, the controller 18 detects the presence of a drift error in the flow sensor assembly because it is the change total value of the proximal flow sensor 44.

の、その基準値 The reference value

に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、及び、同時に、遠位フローセンサ48の変化合計値 When the ratio to is above a predetermined reference threshold, and simultaneously, the total change of the distal flow sensor 48

の、その基準値 The reference value

に対する比が、所定のさらなる基準閾値を上回らない場合である。ドリフトエラーの検出に関する近位フローセンサ44の基準閾値は、やはり8%であり、さらなる基準閾値は、例えば2%であり得る。 This is the case when the ratio to does not exceed a predetermined further reference threshold. The proximal threshold of the proximal flow sensor 44 for detecting drift errors is again 8%, and the further reference threshold may be 2%, for example.

当該例では、制御装置18が同様に、フローセンサアセンブリ内のドリフトエラーの存在を検出するのは、遠位フローセンサ48の変化合計値   In this example, controller 18 similarly detects the presence of a drift error in the flow sensor assembly because it is the change total value of distal flow sensor 48.

の、その基準値 The reference value

に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、及び、同時に、近位フローセンサ44の変化合計値 If the ratio to is above a predetermined reference threshold, and at the same time, the total change of the proximal flow sensor 44

の、その基準値 The reference value

に対する比が、所定のさらなる基準閾値を上回らない場合である。その際、先行する段落に記載した、基準閾値に関する例示的な値が有効である。 This is the case when the ratio to does not exceed a predetermined further reference threshold. In doing so, the exemplary values for the reference threshold described in the preceding paragraph are valid.

ドリフトエラーは、近位フローセンサ又は遠位フローセンサに作用し得るので、ドリフトエラーの検出に関する条件は、両方の基準閾値に関して、好ましくは対称的である。   Since drift errors can affect either the proximal flow sensor or the distal flow sensor, the conditions for detection of drift errors are preferably symmetric with respect to both reference thresholds.

ドリフトエラーの検出に関する付加的な条件として、両方の変化合計値の内の1つが、例えば2mlである、所定の閾値変化量を超過するということが生じ得る。   As an additional condition for detection of drift error, it can occur that one of both change sum values exceeds a predetermined threshold change amount, for example 2 ml.

変化合計値を用いたドリフトエラーの検出に関する条件は、図7a及び図7bに概略的に示されている。ドリフトエラーを検出した場合、制御装置18は、好ましくはアラームを発するが、フローセンサアセンブリは好ましくはさらに動作を継続する。   The conditions for detection of drift error using the total change value are schematically shown in FIGS. 7a and 7b. If a drift error is detected, the controller 18 preferably issues an alarm, but the flow sensor assembly preferably continues to operate further.

本発明に係る人工呼吸器10では、フローセンサアセンブリにおけるエラーを、従来よりも広範囲かつ正確に検出することが可能である。   In the ventilator 10 according to the present invention, errors in the flow sensor assembly can be detected in a wider range and more accurately than in the past.

10 人工呼吸器
12 患者
13 台
14 ハウジング
16 圧力変更装置、人工呼吸ガス源
18 制御装置
20 吸気弁
22 呼気弁
24 データ入力部
26 センサ接続部
28 出力機器
30 人工呼吸導管アセンブリ
32 吸気ホース
34 第1の吸気部分ホース
36 第2の吸気部分ホース
38 調整装置
40 液体容器
42 呼気ホース
44 近位フローセンサ
45 Yピース
46 センサの導管アセンブリ
48 遠位フローセンサ
52 近位フローセンサ44の検出信号VTProx
54 遠位フローセンサ48の検出信号VTServ
56 平滑化された加重平均VTSerfFilt
58 平滑化された加重平均VTProxFilt
60 遠位フローセンサ48の変化値
62 近位フローセンサ44の変化値
64 閾値
66 遠位フローセンサ48の未処理信号
68 近位フローセンサ44の未処理信号
70 遠位フローセンサ48の平滑化された信号
72 近位フローセンサ44の平滑化された信号
74 遠位フローセンサ48の測定信号の変化値
76 近位フローセンサ44の測定信号の変化値
78 許容差範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ventilator 12 Patient 13 Unit 14 Housing 16 Pressure change apparatus, artificial respiration gas source 18 Control apparatus 20 Intake valve 22 Exhalation valve 24 Data input part 26 Sensor connection part 28 Output apparatus 30 Respiratory conduit assembly 32 Inhalation hose 34 1st Inhalation partial hose 36 Second inhalation partial hose 38 Regulator 40 Liquid container 42 Expiratory hose 44 Proximal flow sensor 45 Y piece 46 Sensor conduit assembly 48 Distal flow sensor 52 Proximity flow sensor 44 detection signal VTPProx
54 Detection signal VTServ of distal flow sensor 48
56 Smoothed Weighted Average VTServFilt
58 Smoothed weighted average VTProxFilt
60 Change value of distal flow sensor 48 62 Change value of proximal flow sensor 44 64 Threshold 66 Raw signal of distal flow sensor 48 68 Raw signal of proximal flow sensor 44 70 Smoothing of distal flow sensor 48 Signal 72 Smoothed signal of proximal flow sensor 44 74 Measurement signal change value of distal flow sensor 48 76 Measurement signal change value of proximal flow sensor 44 78 Tolerance range

Claims (15)

人工呼吸を行うための人工呼吸器(10)であって、
− 人工呼吸ガス源(16)、
− 前記人工呼吸ガス源(16)と、患者側の近位端との間に延在する人工呼吸導管アセンブリ(30)、
− 吸気弁(20)及び呼気弁(22)を含む弁アセンブリ(20、22)、
− 前記人工呼吸導管アセンブリ(30)内のガスフローの定量的検出のためのフローセンサアセンブリ(44、48)であって、前記人工呼吸導管アセンブリ(30)の患者側端部から遠く離れて配置された遠位フローセンサ(48)と、前記人工呼吸導管アセンブリ(30)の患者側端部の近くに位置する近位フローセンサ(44)とを有するフローセンサアセンブリ、及び、
− 少なくとも前記フローセンサアセンブリ(44、48)の測定信号を処理するための制御装置(18)であって、前記遠位フローセンサ(48)及び/又は前記近位フローセンサ(44)の測定信号に基づいて、エラーを推測するように構成された制御装置(18)、
を有する人工呼吸器(10)において、
前記制御装置(18)が、
− 前記近位フローセンサ(44)の測定信号(54、58、68、72)の変化値(62、76)の、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号(52、56、66、70)の変化値(60、74)との比較、及び/若しくは、
− 前記近位フローセンサ(44)の測定信号(54、58、68、72)との比較に基づいて、並びに/又は、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号(52、56、66、70)の変化値(60、74)の、
− 前記近位フローセンサ(44)の測定信号(54、58、68、72)の変化値(62、76)との比較、及び/若しくは、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号(52、56、66、70)との比較に基づいて、
前記フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように構成されていることを特徴とする人工呼吸器。
A ventilator (10) for performing artificial respiration,
-Artificial ventilation gas source (16),
-A ventilation conduit assembly (30) extending between said ventilation gas source (16) and the proximal end on the patient side;
A valve assembly (20, 22) comprising an inhalation valve (20) and an exhalation valve (22);
A flow sensor assembly (44, 48) for quantitative detection of gas flow in the artificial respiration conduit assembly (30), which is located far from the patient end of the artificial respiration conduit assembly (30); A flow sensor assembly having a distal flow sensor (48) configured and a proximal flow sensor (44) located near a patient end of the ventilator conduit assembly (30); and
A control device (18) for processing at least the measurement signals of the flow sensor assembly (44, 48), the measurement signals of the distal flow sensor (48) and / or the proximal flow sensor (44); A controller (18) configured to infer an error based on
In a ventilator (10) having:
The control device (18)
The change values (62, 76) of the measurement signals (54, 58, 68, 72) of the proximal flow sensor (44),
-Comparison with the change values (60, 74) of the measurement signals (52, 56, 66, 70) of the distal flow sensor (48) and / or
-Based on comparison with measurement signals (54, 58, 68, 72) of said proximal flow sensor (44) and / or
The change values (60, 74) of the measurement signals (52, 56, 66, 70) of the distal flow sensor (48),
-Comparison with the change values (62, 76) of the measurement signals (54, 58, 68, 72) of the proximal flow sensor (44) and / or
-Based on a comparison with the measurement signal (52, 56, 66, 70) of said distal flow sensor (48),
A ventilator configured to infer errors in the flow sensor assembly (44, 48).
前記遠位フローセンサ(48)及び前記近位フローセンサ(44)の内の一方のフローセンサ(44又は48)の測定信号(54、58、68、72又は52、56、66、70)の変化値(62、76又は60、74)が、それぞれ他方のフローセンサ(48又は44)の変化値(60、74又は62、76、60、74)とは反対の変化方向を有している場合に、前記フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように、前記制御装置(18)が構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の人工呼吸器。   Of the measurement signal (54, 58, 68, 72 or 52, 56, 66, 70) of one of the distal flow sensor (48) and the proximal flow sensor (44). The change value (62, 76 or 60, 74) has the opposite change direction from the change value (60, 74 or 62, 76, 60, 74) of the other flow sensor (48 or 44), respectively. The ventilator according to claim 1, characterized in that the control device (18) is configured to infer an error of the flow sensor assembly (44, 48) in some cases. − 前記近位フローセンサ(44)の測定信号(54、58、68、72)の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値(62、76)の合計値の、第1の基準値に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、及び、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号(52、56、66、70)の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値(60、74)の合計値の、第2の基準値に対する比が、所定の基準閾値を下回る場合に、
前記フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように、前記制御装置(18)が構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の人工呼吸器。
A first value of the sum of the change values (62, 76), which occur in succession, preferably in direct succession, of the measurement signals (54, 58, 68, 72) of the proximal flow sensor (44); The ratio to the reference value exceeds a predetermined reference threshold; and
A second value of the sum of the change values (60, 74), which occur in succession, preferably directly in succession, of the measurement signal (52, 56, 66, 70) of the distal flow sensor (48); When the ratio to the reference value is below a predetermined reference threshold,
Respirator according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (18) is configured to infer errors in the flow sensor assembly (44, 48).
前記第1の基準値及び/又は前記第2の基準値が、前記近位フローセンサ(44)の測定信号値であり、特に、前記変化値(62、76、60、74)の合計の開始時又は開始直前における、前記近位フローセンサ(44)の測定信号値であることを特徴とする、請求項3に記載の人工呼吸器。   The first reference value and / or the second reference value are measured signal values of the proximal flow sensor (44), in particular the start of the sum of the change values (62, 76, 60, 74). Respirator according to claim 3, characterized in that it is the measured signal value of the proximal flow sensor (44) at the time or just before the start. 前記近位フローセンサ(44)の測定信号値及び/又は変化値が、所定の信号閾値(64)を上回る場合に、変化値(62、76、60、74)の合計を開始するように、前記制御装置(18)が構成されていることを特徴とする、請求項3又は4に記載の人工呼吸器。   To start summing the change values (62, 76, 60, 74) when the measured signal value and / or change value of the proximal flow sensor (44) exceeds a predetermined signal threshold value (64), Respirator according to claim 3 or 4, characterized in that the control device (18) is configured. 前記制御装置(18)が、前記近位フローセンサ(44)及び前記遠位フローセンサ(48)の測定信号を呼吸毎に処理するように構成されており、好ましくは、前記近位フローセンサ(44)の測定信号値が、閾値呼吸における所定の信号閾値(64)を上回る場合に、第1及び/又は第2の基準値が、前記閾値呼吸の直前の呼吸に割り当てられる、前記近位フローセンサ(48)の測定信号値であることを特徴とする、請求項5に記載の人工呼吸器。   The controller (18) is configured to process the measurement signals of the proximal flow sensor (44) and the distal flow sensor (48) for each breath, preferably the proximal flow sensor ( The proximal flow, wherein a first and / or second reference value is assigned to the breath immediately before the threshold breath when the measured signal value of 44) exceeds a predetermined signal threshold (64) in the threshold breath Respirator according to claim 5, characterized in that it is a measured signal value of the sensor (48). − 前記近位フローセンサ(44)の測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第3の基準値に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合、及び、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第4の基準値に対する比が、所定の基準閾値を下回る場合に、前記フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように、又は、
− 前記近位フローセンサ(44)の測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第5の基準値に対する比が、所定の基準閾値を下回る場合、及び、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値の、第6の基準値に対する比が、所定の基準閾値を上回る場合に、前記フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように、
前記制御装置(18)が構成されていること、を特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の人工呼吸器。
If the ratio of the measured value of the proximal flow sensor (44), which occurs in succession, preferably the sum of consecutive changes, to the third reference value exceeds a predetermined reference threshold, as well as,
The measurement signal of the distal flow sensor (48), if the ratio of the sum of the change values that occur in succession, preferably in direct succession, to the fourth reference value is below a predetermined reference threshold value. Inferring an error in the flow sensor assembly (44, 48), or
If the ratio of the measurement value of the proximal flow sensor (44), which occurs in succession, preferably the sum of the successive changes, to the fifth reference value is below a predetermined reference threshold, as well as,
The ratio of the sum of the change values of the measurement signals of the distal flow sensor (48), which occur in succession, preferably in direct succession, to a sixth reference value exceeds a predetermined reference threshold value. Inferring errors in the flow sensor assembly (44, 48),
Respirator according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (18) is configured.
付加的に、
− 前記近位フローセンサ(44)の測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値が、所定の第1の合計閾値を上回る場合、及び/又は、
− 前記遠位フローセンサ(48)の測定信号の、相前後して発生する、好ましくは直接連続する変化値の合計値が、所定の第2の合計閾値を上回る場合にのみ、前記フローセンサアセンブリ(44、48)のエラーを推測するように、前記制御装置(18)が構成されていることを特徴とする、請求項7に記載の人工呼吸器。
In addition,
The sum of the change values, preferably in direct succession, of the measurement signal of the proximal flow sensor (44), which is in succession, exceeds a predetermined first sum threshold, and / or
The flow sensor assembly only if the sum of the change values, which occur in succession, preferably in direct succession, of the measurement signal of the distal flow sensor (48) exceeds a predetermined second total threshold value; The respirator according to claim 7, characterized in that the control device (18) is configured to infer an error of (44, 48).
前記第3の基準値及び/又は前記第5の基準値が、前記近位フローセンサ(44)の測定信号値であり、特に、前記変化値の合計の開始時又は開始直前における、前記近位フローセンサ(44)の測定信号値であることを特徴とする、請求項7又は8に記載の人工呼吸器。   The third reference value and / or the fifth reference value is a measurement signal value of the proximal flow sensor (44), in particular the proximal at the beginning or just before the start of the sum of the change values. 9. Ventilator according to claim 7 or 8, characterized in that it is a measurement signal value of the flow sensor (44). 前記第4の基準値及び/又は前記第6の基準値が、前記遠位フローセンサ(48)の測定信号値であり、特に、前記変化値の合計の開始時又は開始直前における、前記遠位フローセンサ(48)の測定信号値であることを特徴とする、請求項7から9のいずれか一項に記載の人工呼吸器。   The fourth reference value and / or the sixth reference value is a measurement signal value of the distal flow sensor (48), in particular the distal at the start or just before the start of the sum of the change values. 10. A ventilator according to any one of claims 7 to 9, characterized in that it is a measurement signal value of the flow sensor (48). 前記近位フローセンサ(44)及び/又は前記遠位フローセンサ(48)の測定信号の変化値の値が、所定の閾値(78)を上回る場合に、合計値を形成するための、変化値の合計が開始することを特徴とする、請求項7から10のいずれか一項に記載の人工呼吸器。   A change value for forming a total value when the value of the change value of the measurement signal of the proximal flow sensor (44) and / or the distal flow sensor (48) exceeds a predetermined threshold value (78). The ventilator according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the sum of 前記制御装置(18)が、前記フローセンサアセンブリ(44、48)の測定信号を、フィルタリングによって、特に移動平均の形成によって、好ましくは移動加重平均の形成によって、又は、1よりも高次のデジタルフィルタ、好ましくは2よりも高次のデジタルフィルタ、特に好ましくは4次のデジタルフィルタを用いて、平滑化するように構成されており、前記制御装置(18)は、好ましくはさらに、平滑化された測定信号に基づいて変化値を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の人工呼吸器。   The controller (18) is adapted to filter the measurement signal of the flow sensor assembly (44, 48) by filtering, in particular by forming a moving average, preferably by forming a moving weighted average, or by a higher order digital It is configured to smooth using a filter, preferably a digital filter of higher order than 2, particularly preferably a fourth order digital filter, and the control device (18) is preferably further smoothed. The ventilator according to any one of claims 1 to 11, wherein the ventilator is configured to detect a change value based on the measured signal. 前記近位フローセンサ(44)及び前記遠位フローセンサ(48)が、それぞれ呼吸毎に、前記呼吸に割り当てられたガスフローを表す1つの、好ましくはまさに1つの測定値を供給することを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の人工呼吸器。   The proximal flow sensor (44) and the distal flow sensor (48) each provide one, preferably exactly one measurement value representing the gas flow assigned to the breath for each breath. The ventilator according to any one of claims 1 to 12. 前記近位フローセンサ(44)が、圧力差センサであることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の人工呼吸器。   14. A ventilator according to any one of the preceding claims, characterized in that the proximal flow sensor (44) is a pressure difference sensor. 前記制御装置(18)が、エラーを推測した場合に、アラームを発するように構成されており、好ましくは、前記近位フローセンサ(44)の測定信号の処理は継続されることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の人工呼吸器。   The controller (18) is configured to issue an alarm when an error is inferred, preferably the processing of the measurement signal of the proximal flow sensor (44) is continued. The ventilator according to any one of claims 1 to 14.
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